Способ подавления помех, наводимых в цепях, и устройство для его реализации

 

Изобретение относятся к области электротехники и может использоваться в устройствах, передающих сигналы по электрическим цепям с подавлением наведенных помех. Способ подавления помех в цепях постоянного тока заключается в компенсации в смеси сигнала постоянного тока и сигнала помехи противофазным ему сигналом, образованным путем выделения переменной составляющей из смеси сигнала постоянного тока и сигнала помехи посредством последовательно соединенных конденсатора и буфферного каскада, смесь сигнала постоянного тока и сигнала помехи перед компенсацией инвертируют инвертором, а компенсацию осуществляют посредством сумматора. Устройство для реализации указанного способа содержит блок выделения помехи, включающий последовательно соединенные конденсатор 2 и буфферный каскад 3, выход которого подключен к одному из входов инвертирующего сумматора 4, к другому входу которого подключен выход инвертора 5, при этом входы инвертора 5 и конденсатора 2 являются входом устройства. Изобретение должно обеспечивать компенсацию переменной составляющей с высокой точностью, так как при этом используются безинерционные элементы. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относятся к области электротехники, в частности к техническим решениям, передающим сигналы по электрическим цепям с подавлением наведенных помех.

Известно устройство (авт. св. N 411656, кл. H 05 В 15/00, 1972) селекции импульсивного сигнала, содержащее сумматор и нормально-замкнутый ключ, причем, первый вход и выход сумматора являются соответственно входом и выходом данного устройства, сумматор охвачен отрицательной обратной связью из последовательно соединенных инвертора и ключа.

Известное устройство реализует способ компенсации входного сигнала с выделением результирующего импульсного напряжения с фоновой модуляцией.

Известно также устройство (авт. св. N 443488, кл. Н 04 В 3/30, 1972) для компенсации узкополосных помех, содержащее блок выделения помех, фазовращатель, два детектора, балансных модулятора, блок коррекции амплитуды и фазы и сумматор, причем, блок первым выходом выделения помех соединен непосредственно с последовательно соединенными первыми синхронными детектором и модулятором вторым выходом и через фазовращатель с последовательно соединенными вторыми синхронным детектором и модулятором, выходы модуляторов соединены с сумматором, соединенным через блок коррекции амплитуды и фазы с линией связи.

Известное устройство реализует способ подавления отфильтрованного из тракта напряжения помехи результирующим управляющим напряжением суммой выделенного и компенсирующего напряжения помехи.

Недостатки известных технических решений заключаются в недостаточной степени подавления помех из-за несоответствия напряжения помехи, выделенной из линии связи, и напряжения компенсирующей помехи, а также в значительной инерционности известных алгоритмов и в их ограниченных функциональных возможностях, не позволяющих полностью ликвидировать помеху.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу подавления помех, наводимых в цепях является способ, реализованный устройством (авт. св. N 836800, кл. H 04 B 3/30, 1979) подавления помех и заключающийся в отфильтровывании и усилении переменной составляющей помехи и выработке компенсирующего помеху результирующего воздействия.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является устройство (авт. св. N 836800, кл. H 04 В 3/30, 1979) подавления помех, содержащее элемент выделения помех и сумматор с первым инвертором, причем, вход элемента выделения помех является входом устройства, а выход сумматора с первым инвертором его выходом.

Недостатком известного способа и устройства для его реализации является наличие нескомпенсированного остатка помехи, что связано со статической ошибкой алгоритма функционирования устройства, а также с ограниченными (недостаточными) его возможностями по ликвидации переменной составляющей помехи текущего зафиксированного параметра и выделению на выходе только его результирующего полезного сигнала (постоянной составляющей). Кроме этого, недостаток известного способа и устройства его реализации связан с недостаточной точностью подавления помех, наводимых в электрических цепях, из-за несоответствия сопоставляемых при формировании результирующего компенсационного напряжения опорного(заданного) и текущего(выделенного из сети) напряжения помехи.

Предлагаемый способ позволяет выделить из сигнала измеряемого текущего параметра только постоянный полезный сигнал при полном подавлении искажающего измеряемый параметр и нежелательного для электрических цепей напряжения переменной составляющей помехи.

Для достижения положительного результата по предлагаемому способу подавления помех, наводимых в цепях, заключающемуся в выделении переменной составляющей помехи и выработке компенсирующего помеху результатирующего воздействия, при этом выделение переменной составляющей осуществляют посредством последовательно соединенных конденсатора и буфферного каскада, смесь сигнала постоянного тока и сигнала помехи перед компенсацией инвертируют инвертором, а компенсацию осуществляют посредством инвертирующего сумматора.

Для достижения положительного результата предлагается устройство подавления помех, наводимых в цепях постоянного тока, реализующее предлагаемый способ и содержащее инвертирующий сумматор, выход которого является выходом устройства, блок выделения помехи, вход которого является выходом устройства, при чем оно дополнительно содержит инвертор, вход которого подключен ко входу устройства, а выход к одному из входов инвертирующего сумматора, выход блока выделения помех, выполненного в виде последовательно соединенных конденсатора и буфферного каскада подключен к другому входу инвертирующего сумматора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство подавления помех, наводимых в цепях, содержит блок 1 выделения помехи (переменной составляющей измеряемого параметра), включающий емкость 2 и буфферный каскад 3, инвертирующий сумматор 4 и инвертор 5. Причем, емкость 2 и буфферный каскад 3 элемента 1 выделения помехи соединены последовательно, вход емкости 2 и выход буфферного каскада 3 элемента 1 выделения помехи являются соответственно входом и выходом элемента 1, вход элемента 1 и вход инвертора 5 являются входом предлагаемого устройства, выход инвертора 5 и выход элемента 1 соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 4, выход сумматора 4 является выходом предлагаемого устройства.

Сущность предлагаемого способа подавления наводимых в сигнальных цепях помех и устройства для его реализации состоит в следующем.

Согласно этому способу сигнал в виде напряжения постоянного тока измеряемого технологического параметра очищается от негативного фактора переменной составляющей помехи, наложенной на постоянную полезную составляющую измеренного сигнала.

Для этого совокупность приемов предлагаемого способа предполагает инвертирование постоянной и переменной составляющих сигнала измеренного технологического параметра с изменением соответственно их полярности и фазы, а также блокировку постоянного уровня (постоянной полезной составляющей) сигнала текущего параметра с выделением только переменной составляющей изначальной полярности и наложением последней на ту же переменную, но инвертированную по условиям данного способа.

В результате суммирования двух переменных составляющих сигнала измеряемого текущего технологического параметра прямой и обратной полярностей и одинаковой амплитуды выделяется с восстановлением изначальной полярности постоянный полезный сигнал.

Совокупность функциональных элементов и связей между ними предлагаемого устройства позволяет реализовать последовательность действий данного способа.

Сигнал измеряемого технологического параметра, например, сигнал с термопары проходит через элемент 1 выделения помехи и инвертор 5. При этом емкость 2 элемента выделения переменной составляющей сигнала текущего измеряемого параметра блокирует постоянную составляющую этого сигнала, пропуская на выход буфферного каскада 3 только переменную составляющую измеряемого сигнала, согласованную буфферным каскадом 3 с пропускными возможностями элементов устройства. Проходя через инвертор 5 составляющие (постоянная и переменная) текущего сигнала измеряемого параметра изменяют соответственно полярность и фазу и поступают на первый вход инвертирующего сумматора 4, на второй вход которого с выхода буфферного каскада 3, а следовательно, с выхода элемента 1 выделения помехи приходит переменная составляющая измеряемого сигнала текущего технологического параметра изначальной полярности.

В результате на выходе сумматора 4 остается лишь постоянная полезная составляющая текущего параметра с восстановленной первым инвертором изначальной полярностью.

Таким образом, структура предлагаемого устройства, соответствующая совокупности приемов данного способа, позволяет избежать негативных последствий, присущих сложным функциональным схемам и связанных с инерционностью и несогласованностью действия отдельных их элементов, а также позволяет реализовать с достаточной точностью в широком диапазоне частот оптимальный режим самоуничтожения переменной составляющей параметра.

Формула изобретения

1. Способ подавления помех в цепях постоянного тока, заключающийся в компенсации в смеси сигнала постоянного тока и сигнала помехи сигнала помехи противофазным ему сигналом, образованным путем выделения переменной составляющей из смеси сигнала постоянного тока и сигнала помехи, отличающийся тем, что выделение переменной составляющей осуществляют посредством последовательно соединенных конденсатора и буферного каскада, смесь сигнала постоянного тока и сигнала помехи перед компенсацией инвертируют инвертором, а компенсацию осуществляют посредством инвертирующего сумматора.

2. Устройство подавления помех в цепях постоянного тока, содержащее инвертирующий сумматор, выход которого является выходом устройства, блок выделения помехи, вход которого является входом устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит инвертор, вход которого подключен к входу устройства, а выход к одному из входов инвертирующего сумматора, выход блока выделения помех, выполненного в виде последовательно соединенных конденсатора и буферного каскада, подключен к другому входу инвертирующего сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1